mikrocontroller.net

Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Lineare Bewegung mit 0,05 mm Genauigkeit


Autor: Dieter Haber (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich bin auf der Suche nach einem Lineartrieb mit einer Genauigkeit von 
+- 0,1 mm oder noch besser 0,05 mm. Dazu würde ich gerne ein paar 
Realisierungsmöglichkeiten sammeln.

Der Anwendungsfall besteht in einer genauen Fokussierung, also die 
Bewegung einer Linse. Ich würde gerne wissen, welche Möglichkeiten dazu 
bestehen.

Bei der Recherche bin ich auf Piezomotoren gestoßen:
https://www.piezomotor.com/products/linear-piezo-m...

Das ganze sollte mit Aktuator und Controller möglichst wenig Platz 
einnehmen.

Gibt es Alternativen? Schrittmotor mit Spindeltrieb?

Autor: Andi_73 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert

Autor: georg (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter Haber schrieb:
> Bei der Recherche bin ich auf Piezomotoren gestoßen:

Sowas ist gigantisch überdimensioniert:

    Microstep Length
    0.0005 µm

    Sensor Resolution
    1.25 µm

und es hat sicher auch seinen grund, dass man den Preis erst auf Anfrage 
bekommt. Wahrscheinlich übersteigt das dein Budget um Grössenordnungen.

Georg

Autor: nachtmix (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter Haber schrieb:
> Lineartrieb mit einer Genauigkeit von
> +- 0,1 mm oder noch besser 0,05 mm.

Das hört sich nach keiner besonderen Herausforderung an.
Wie groß ist denn der Verfahrweg, und meinst du Auflösung oder wirklich 
Genauigkeit? Wie schnell?

Dieter Haber schrieb:
> Der Anwendungsfall besteht in einer genauen Fokussierung, also die
> Bewegung einer Linse. Ich würde gerne wissen, welche Möglichkeiten dazu
> bestehen.

Vielleicht reicht dir ja schon der Pickup eines CD-Players.
Das ist ein recht schnelles und sehr genaues stufenloses magnetisches 
System, welches optisch die einwandfreie Fokusssierung feststellt.

Autor: Hans-Georg L. (h-g-l)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kommt darauf an was du vorhast ..

Vielleicht genügen dir auch elektrisch verstellbare Flüssiglinsen.

Stichwort: varioptic flüssigkeitslinsen.

Autor: Dieter Haber (Gast)
Datum:

Bewertung
-3 lesenswert
nicht lesenswert
Okay, das ist sicherlich richtig. Finde es aber dennoch interessant. 
Preis ist erstmal egal. Würde denn ein Lineartrieb mit Schrittmotor 
reichen?

Habe auch sowas gefunden:
https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectg...

Oder hast du noch eine andere Idee?

Autor: Volker K. (tobel)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter Haber schrieb:
> Gibt es Alternativen? Schrittmotor mit Spindeltrieb?

Schaue dir einmal die Z-Achsen von DIY-3D Druckern an.
(zB der Druckermodell Prusa i2 und Prusa i3 und deren Nachbauten).
Dort wird mit Spindelantrieb und Schrittmotoren im Mikrostepping eine 
Auflösung < 0,1 mm erreicht.

Gruß Volker

Autor: Hp M. (nachtmix)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter Haber schrieb:
> Würde denn ein Lineartrieb mit Schrittmotor
> reichen?

WOFÜR ???

Autor: Timmo H. (masterfx)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Je nach Belastungsszenario hast du selbst beim zahnriemenantrieb mit 16 
Zahn GT2 pulley und 16 microstepps 100 Schritte pro mm, also 0.01mm 
Auflösung. Mit 8mm pitch Spindel sogar 400 steps/mm

Autor: Optiker (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was soll denn genau die Anwendung sein ? Zur linearen Positionierung in 
optischen Laboren verwendet man wenn geld keine Rolle spielt meist 
Achsen von Physikinstrumente aus Karlsruhe, alternativ gibt es wie du 
schon gefunden hast thorlabs, aber auch Newport, owis oder standa. Soll 
die Achse besonders klein sein ? Dann ist er n slab stick piezo wohl am 
besten geeignet.

Viele Grüße

Autor: Wolfgang (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter Haber schrieb:
> ich bin auf der Suche nach einem Lineartrieb mit einer Genauigkeit von
> +- 0,1 mm oder noch besser 0,05 mm.

Dann verrate doch auch bitte, welchen Verfahrweg du brauchst.

Autor: Max M. (jens2001)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wolfgang schrieb:
> Dieter Haber schrieb:
>> ich bin auf der Suche nach einem Lineartrieb mit einer Genauigkeit von
>> +- 0,1 mm oder noch besser 0,05 mm.
>
> Dann verrate doch auch bitte, welchen Verfahrweg du brauchst.

Und auch noch gleich WELCHE VERFAHRGESCHWINDIGKEIT!

Autor: blubb (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Max M. schrieb:
>> Dann verrate doch auch bitte, welchen Verfahrweg du brauchst.
>
> Und auch noch gleich WELCHE VERFAHRGESCHWINDIGKEIT!

Und auch welche Massen bewegt werden sollen..

Autor: Andreas B. (bitverdreher)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
blubb schrieb:
> Max M. schrieb:
>>> Dann verrate doch auch bitte, welchen Verfahrweg du brauchst.
>>
>> Und auch noch gleich WELCHE VERFAHRGESCHWINDIGKEIT!
>
> Und auch welche Massen bewegt werden sollen..

Und für welche Beschleuningung das Ganze dimensioniert werden soll.
Fragen über Fragen.....

Autor: Besucher (Gast)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Und die gewünschte Mondphase!! Ansonsten kann man ja um's verrecken 
einfach keine weiterhelfenden Antworten geben!

Tse, hier laufen 'se 'rum...

Autor: Andreas B. (bitverdreher)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Besucher schrieb:
> Tse, hier laufen 'se 'rum...

Du wirst es nicht glauben, aber es gibt tatsächlich für jede Anwendung 
maßgeschneiderte mechanische Lösungen.
Und da die Anwendung (wie immer) ja hoch geheim ist, muß man halt so 
fragen.

Autor: Karsten (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie genau du den Schlitten deines Lineartriebs antreibst ist eigentlich 
nicht so wichtig, Spindel oder Riemenantrieb je nach Vorlieben und 
mechanischen Möglichkeiten.
Ich würde aber auf jeden Fall einen Linearencoder mit der entsprechenden 
Auflösung einsetzen. Wenn du dann noch etwas Energie in die 
Positionsregelung steckst und dein Antrieb wenigstens halbwegs spielfrei 
ist, brauchst du nichtmal zwingend einen Schrittmotor, sondern kannst 
auch einen einfachen (Mini-)Getriebemotor mit passender Übersetzung 
nehmen.
Nur Schritte zählen beim Schrittmotor ist meiner Ansicht nach für 
Anwendungen, die wirklich genau sein sollen nicht ausreichend.

Autor: Volker K. (tobel)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Karsten schrieb:
> Nur Schritte zählen beim Schrittmotor ist meiner Ansicht nach für
> Anwendungen, die wirklich genau sein sollen nicht ausreichend.

Was ist wirklich genau?
Das Prinzip wird bei allen (den meisten) DIY 3 D Drucken verwendet und 
es funktioniert.

Autor: Andreas B. (bitverdreher)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Karsten schrieb:
> Nur Schritte zählen beim Schrittmotor ist meiner Ansicht nach für
> Anwendungen, die wirklich genau sein sollen nicht ausreichend.

Das ist hochgenau. Vorausgesetzt der Schrittmotor verliert keine 
Schritte. Und dies ist bei einer passenden Dimensionierung 
sichergestellt.

Autor: Johannes S. (jojos)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter Haber schrieb:
> Gibt es Alternativen? Schrittmotor mit Spindeltrieb?

die gäbe es bei Nanotec: 
https://de.nanotec.com/produkte/157-linearaktuatoren/
Damit hat man auch Positioniergenauigkeiten im µm Bereich.

Autor: Dieter Haber (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es geht um einen Fokussierung eines Laser, also um die 
Fokuspositionierung.

Verfahrweg: < 10 mm
Verfahrgeschwindigkeit und Beschleunigung sind erstmal nicht so wichtig.

Wichtig ist, dass es so klein wie möglich ist.

Autor: Johannes S. (jojos)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
dann sowas hier:
Ebay-Artikel Nr. 142218493991
und passend absägen?

Autor: Harald W. (wilhelms)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter Haber schrieb:

> Es geht um einen Fokussierung eines Laser, also um die
> Fokuspositionierung.
> Wichtig ist, dass es so klein wie möglich ist.

Also genau das, was in jedem CD-Player verbaut ist.

Autor: Andreas B. (bitverdreher)
Datum:

Bewertung
-3 lesenswert
nicht lesenswert
Harald W. schrieb:
>
> Also genau das, was in jedem CD-Player verbaut ist.

Meines Wissens ist dort der Focus fix.

Autor: Karsten (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Andreas B. schrieb:
> Karsten schrieb:
>> Nur Schritte zählen beim Schrittmotor ist meiner Ansicht nach für
>> Anwendungen, die wirklich genau sein sollen nicht ausreichend.
>
> Das ist hochgenau. Vorausgesetzt der Schrittmotor verliert keine
> Schritte. Und dies ist bei einer passenden Dimensionierung
> sichergestellt.

Ok, Korrektur: Der Drehwinkel des Motors ist hochgenau. Nur was die 
Mechanik dahinter damit anstellt ist es dann nicht mehr zwingend. Wenn 
man dann noch Riemenelastizät, Spindelspiel und was einem sonst noch so 
einfällt hintendran hat, kann es Sinn machen, die tatsächliche Position 
des zu verfahrenden Objekts über einen Encoder nachzuregeln.

Soll der Fokus denn automatisch eingestellt werden oder läuft das 
manuell über den Anwender? In dem Fall reicht es ja, wenn der Antrieb 
mit einer angemessenen Auflösung verfährt, auf die exakte Positionierung 
kommt es dann ja nicht an.

Autor: Andreas B. (bitverdreher)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Karsten schrieb:
> Ok, Korrektur: Der Drehwinkel des Motors ist hochgenau. Nur was die
> Mechanik dahinter damit anstellt ist es dann nicht mehr zwingend. Wenn
> man dann noch Riemenelastizät, Spindelspiel und was einem sonst noch so
> einfällt hintendran hat, kann es Sinn machen, die tatsächliche Position
> des zu verfahrenden Objekts über einen Encoder nachzuregeln.

Braucht man auch nicht. Normalerweise verfährt man grundsätzlich nur aus 
einer Richtung. D.h. wenn man z.B. 10 Schritte rückwärts fahren muß, 
steppt man 15 Schritte zurück und dann wieder 5 Schritte vor. (Bsp. wenn 
das mechanische Spiel kleiner als 5 Schritte ist).
Das gilt auch für sonstige Positionierungen und ist nicht Schrittmotor 
spezifisch.

: Bearbeitet durch User
Autor: Klaus (Gast)
Datum:

Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Andreas B. schrieb:
> Meines Wissens ist dort der Focus fix.

Nein. Hab genügend CD-Spieler zerlegt.

nachtmix schrieb:
> Das ist ein recht schnelles und sehr genaues stufenloses magnetisches
> System, welches optisch die einwandfreie Fokusssierung feststellt.

So ist es. Ist zwar alles ziemlich klein, aber mit einem Labornetzteil 
für kleine Spannungen kann man damit leicht mal rumspielen.

MfG Klaus

Autor: Andreas B. (bitverdreher)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Klaus schrieb:
> Andreas B. schrieb:
>> Meines Wissens ist dort der Focus fix.
>
> Nein. Hab genügend CD-Spieler zerlegt.

Interessant. Wieder was gelernt. Muß auch mal so ein Teil zerlegen. 
Dummerweise gehen sie bei mir nie kaputt. (ist das jetzt gut oder 
schlecht?)

Autor: georg (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter Haber schrieb:
> Verfahrweg: < 10 mm

Das sind dann ja nur 200 Schritte - da könnte man spasseshalber prüfen, 
ob das nicht auch ein Modellbau-Servo schafft, z.B.

https://www.premium-modellbau.de/6g-micro-servo-1-...

Wie auch immer, die Frage ist sowieso, ob eine absolut genaue 
Positionierung nötig ist, gewünscht ist doch die Fokussierung des Lasers 
- wie wird denn erkannt, dass der richtige Fokus eingestellt ist?

Georg

Autor: Wolfgang (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Karsten schrieb:
> Ok, Korrektur: Der Drehwinkel des Motors ist hochgenau.

Seit wann das?
Abhängig vom äußeren Drehmoment verdreht sich der Rotor gegenüber dem 
Feld, bis es bei Überschreitung eines Grenzwertes (bei stehendem Motor: 
dem Haltemoment) zu einem Sprung auf den nächsten Pol kommt.
Nur der unbelastete Rotor richtet sich sauber nach dem Feld aus und wie 
genau dabei die Position bezogen auf die Nennposition stimmt, hängt 
davon ab, wie sauber das Feld auf Grund Mechanik und Wicklungsgeometrie 
ist.

Autor: Andreas B. (bitverdreher)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wolfgang schrieb:
> Karsten schrieb:
>> Ok, Korrektur: Der Drehwinkel des Motors ist hochgenau.
>
> Seit wann das?
> Abhängig vom äußeren Drehmoment verdreht sich der Rotor gegenüber dem
> Feld, bis es bei Überschreitung eines Grenzwertes (bei stehendem Motor:
> dem Haltemoment) zu einem Sprung auf den nächsten Pol kommt.
> Nur der unbelastete Rotor richtet sich sauber nach dem Feld aus und wie
> genau dabei die Position bezogen auf die Nennposition stimmt, hängt
> davon ab, wie sauber das Feld auf Grund Mechanik und Wicklungsgeometrie
> ist.

Na, ja. Niemand käme auf die Idee, für die Genauigkeit eines 
Schrittmotors einen Drehwinkel<Schrittweite anzunehmen.
Und wenn er auf die nächste Position springt, dann ist der Schrittmotor 
eindeutig zu schwach dimensioniert.

Autor: Wolfgang (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Andreas B. schrieb:
> Na, ja. Niemand käme auf die Idee, für die Genauigkeit eines
> Schrittmotors einen Drehwinkel<Schrittweite anzunehmen.

Nur die Leute, die Schrittmotoren im Mikroschritt betreiben und die 
Motorenhersteller, die Motoren speziell so entwickeln, dass das 
Feldgeometrie dafür sorgt, dass die vom Rotor eingenommenen 
Mikroschrittpositionen möglichst gut den Nennpositionen entsprechen - 
aber sonst kommt keiner auf die Idee, da hast du recht.

Autor: Klaus (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Andreas B. schrieb:
> Dummerweise gehen sie bei mir nie kaputt. (ist das jetzt gut oder
> schlecht?)

Schwer zu sagen. Die "letzten" ihrer Art (bevor die DVDs in Mode kamen) 
mit dem niedrigsten Preis dafür aber 48fach Brenngeschwindig sind 
ziemlich schnell gestorben. Sind eine nette Bastelquelle: kleine DC 
Motore, Stepper mit Spindel, Brushlessmotor mit linearen Hallsensoren 
und federnde Schalter mit Nullstellung in der Mitte. Die Chinesen bauen 
daraus "Laser Engraver", was man auch immer davon halten will.

MfG Klaus

Autor: HolperHorst (Gast)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
nitinoldraht

Autor: Andreas B. (bitverdreher)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
HolperHorst schrieb:
> nitinoldraht

linear???

Autor: Jan S. (jannemann)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
SMA Drähte (Shape Memory Alloy) werden meines Wissens nach in 
Smartphones für die Fokussierung eingesetzt und können gleichzeitig als 
Sensor und Aktor verwendet werden.

Quelle: http://www.actuatorsolutions.de/products/

Der elektr. Widerstand ist proportional zur Ausdehnung. Ob sich damit 
ein Bereich von 10mm Abdecken lässt kommt wohl auf die Größe des 
gesamten Aufbaus an.

Autor: Harald W. (wilhelms)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Klaus schrieb:

> Die "letzten" ihrer Art (bevor die DVDs in Mode kamen)
> mit dem niedrigsten Preis dafür aber 48fach Brenngeschwindig sind
> ziemlich schnell gestorben.

Haben DVD-Player nicht auch eine extra Abtasteinrichtung für CDs?

Autor: Klaus (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Harald W. schrieb:
> Haben DVD-Player nicht auch eine extra Abtasteinrichtung für CDs?

Ja, geht aber alles über die gleiche Linse.

DVD-Player haben den Preis für die Laufwerke wieder angehoben. Und damit 
konnten die Teile dann auch stabiler gebaut werden und hielten wieder 
länger.

Andreas B. schrieb:
> Dummerweise gehen sie bei mir nie kaputt.

MfG Klaus

Autor: vn n. (wefwef_s)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Besucher schrieb:
> Und die gewünschte Mondphase!! Ansonsten kann man ja um's verrecken
> einfach keine weiterhelfenden Antworten geben!
>
> Tse, hier laufen 'se 'rum...

Man glaubt es kaum, aber es macht einen Unterschied, ob man Gramm oder 
Tonnen bewegen will, über eine Strecke von Millimetern oder Metern, und 
ob das in Sekundenbruchteilen oder Stunden geschehen soll. Dann noch die 
Frage über das Budget, Hobby oder Weltraumforschung?

Autor: georg (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
vn n. schrieb:
>> Tse, hier laufen 'se 'rum...
>
> Man glaubt es kaum

Für jemanden wie vn, der selbst nichts sachliches beitragen kann, 
spielen die Details ja wirklich keine Rolle - es ist tatsächlich egal, 
ob man von schnellen Servos oder Miniaturstelltrieben keine Ahnung hat.

Der Vorteil völliger Ahnungslosigkeit ist eben, dass man überall 
mitreden kann.

Georg

Autor: Vn nn (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Interessant, aufgrund zweifelhafter hellseherischer Fähigkeiten 
Ahnungslosigkeit diagnostizieren, selbst aber Modellbauservos 
vorschlagen. Schlecht getrolle, 1,5/10. Voice coil ist natürlich Mittel 
der Wahl wenn der Fokus geregelt werden soll, wie oben schon vom anderen 
vorgeschlagen, wird nicht ohne Grund für genau sowas verwendet, nebenbei 
kann man die Fokusregelung auch gleich abkupfern.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.